WO2014026904A1 - Anlage zur herstellung von zementklinker mit einer brennvorrichtung für schwierige brennstoffe - Google Patents

Anlage zur herstellung von zementklinker mit einer brennvorrichtung für schwierige brennstoffe Download PDF

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WO2014026904A1
WO2014026904A1 PCT/EP2013/066612 EP2013066612W WO2014026904A1 WO 2014026904 A1 WO2014026904 A1 WO 2014026904A1 EP 2013066612 W EP2013066612 W EP 2013066612W WO 2014026904 A1 WO2014026904 A1 WO 2014026904A1
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WO
WIPO (PCT)
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rotary kiln
cement clinker
raw meal
inlet chamber
combustion device
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/066612
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marc FEISS
Original Assignee
Khd Humboldt Wedag Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Khd Humboldt Wedag Gmbh filed Critical Khd Humboldt Wedag Gmbh
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/44—Burning; Melting
    • C04B7/4407—Treatment or selection of the fuel therefor, e.g. use of hazardous waste as secondary fuel ; Use of particular energy sources, e.g. waste hot gases from other processes
    • C04B7/4446—Treatment or selection of the fuel therefor, e.g. use of hazardous waste as secondary fuel ; Use of particular energy sources, e.g. waste hot gases from other processes the fuel being treated in a separate gasifying or decomposing chamber, e.g. a separate combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016—Arrangements of preheating devices for the charge
    • F27B7/2025—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones
    • F27B7/2033—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones with means for precalcining the raw material

Definitions

  • the invention relates to a plant for the production of cement clinker, having seen in the direction of material flow at least one heat exchanger for preheating raw meal, at least one subsequent calciner for
  • a lime-containing and silicate-containing raw meal made of rock is first precalcined by heat treatment in a first stage of the plant and sintered in a second step to clinker phases in the most carried out processes. Both process steps are highly energy consuming, since both the formal expulsion of CO 2 from the lime as well as the sintering to calcium silicate are associated with energy absorption.
  • the heat energy required to produce cement clinker is supplied to the process by burning various fuels.
  • High quality and therefore high calorific fuels are supplied in a plant for the production of cement clinker at important points for generating high temperature, such as a burner for producing high temperatures in a rotary kiln for sintering to calcium silicate.
  • a burner for producing high temperatures in a rotary kiln for sintering to calcium silicate In other places, where the production of high temperatures is less important than the generation of reductive conditions, even less calorific fuels can be used.
  • the incineration of dried household waste, animal carcasses, shredded car tires, incineration of waste solvents or waste paper A major cost driver of variable costs in the production of cement is the price of fuel.
  • the available fuels have different qualities in terms of combustibility, calorific value, humidity, flash point and content of metals and other pollutants, which can not be destroyed by combustion.
  • a cement clinker production line is known from EP 0 764 614 A1 with a separate shaft gasifier installed alongside the calcining device and operated as a secondary reactor in which lumpy waste materials, in particular waste tires, are to be gasified.
  • the shaft carburetor is charged from above with the used tires and with a part of the coming from the clinker cooler tertiary air as a gasification agent.
  • the gas produced in the shaft gasifier product gas is passed as fuel gas into the calciner, and the residues of gasified in the shaft carburetor scrap tires are transported by a mechanical repulsion device in the rotary kiln inlet shaft.
  • the gasification process in the shaft gasifier can be subject to considerable fluctuations, since the These stacked old tires will not be redeployed during their thermal treatment. An introduction of raw meal in the waste, especially scrap tires thermally treated shaft carburetor does not take place.
  • a cement clinker production line is known in addition to the calciner a separate reactor is installed, which in turn is filled from above with waste materials to be burned in the reactor with tertiary air from the clinker cooler.
  • a partial flow of cement raw meal is also introduced from above.
  • the waste materials and the raw meal partial stream are to be stored in the combustion reactor on a rotatable disc installed above the reactor bottom, and by rotation of the disc to be discharged thermally treated solids and introduced into the calciner or in the rotary kiln inlet, and the combustion exhaust gas is also in the calciner introduced.
  • a mixing of the waste materials, especially when this is coarse, also does not take place in the known combustion reactor, so that it is not assumed that uniform combustion conditions and thus not a uniform raw meal precalcination.
  • WO 2010/032149 describes a process for firing raw materials such as cement raw meal, limestone or other mineral raw materials. According to the process described there, raw meal and a secondary fuel are separated into the same rotary kiln.
  • EP 1 926 959 A1 discloses an apparatus and a method for the production of cement clinker from cement raw material, wherein dusts are heat-treated with the aid of combustion air and fuel in a specially provided dust-burning reactor, which is designed as a rotary kiln. In this case, at least part of the tertiary air is supplied to the dust combustion reactor as combustion air and the dusts to be treated and the combustion air pass through the dust combustion reactor in cocurrent.
  • the location of the dust-burning reactor is the location above the rotary kiln for sintering the calcium silicate phases, the cement clinker.
  • EP 1 334 954 B1 discloses a plant for the production of cement with a further carbonisation furnace, which is used for smoldering or incinerating difficult waste materials.
  • This carbonization furnace is designed as a rotary kiln and should be arranged parallel to the rotary kiln for sintering the calcium silicate phases, the cement clinker, according to the teaching of EP 1 334 954 B1.
  • the rotary kiln for smoldering and / or burning of the difficult fuels to arrange this above the rotary kiln in the calciner.
  • the heavy rotary kiln must be arranged to smolder in height with appropriate foundations.
  • the rotary kiln for smoldering, pyrolysis and / or burning generates depending on the load considerable dynamic loads when the rotary kiln is filled for smoldering, for example, with car tires, pieces of wood or other heavy not even rolling in the rotary kiln fuels.
  • the object of the invention is therefore to provide a plant for the production of cement with a combustion device for difficult fuels available, which overcomes the disadvantages of the prior art.
  • combustion device is designed as a rotary kiln, whose discharge end is connected to the rotary kiln inlet chamber.
  • the configured as a rotary kiln burning device is not located above the rotary kiln for sintering the calcium silicate phases, where on the one hand the safe storage of the rotating rotary kiln requires a correspondingly resilient foundation and where on the other hand, the waste heat of the rotary kiln for sintering Raw meal heat the storage and the drive strongly and corrode if necessary.
  • the rotary device configured as a rotary kiln so that the solids discharge of the firing device designed as a rotary kiln takes place in the rotary kiln inlet chamber.
  • Another advantage of the arrangement of the rotary kiln for smoldering, pyrolyzing and / or burning the difficult fuel in the height of the rotary kiln for sintering is also that discharged from the firing solid is not introduced into the calciner as in the prior art and within the Calcinators must fall from the height through an existing constriction of the rotary kiln inlet chamber to get into the rotary kiln for sintering. In this free fall, the escaping solids can cause operational problems by larger amounts of solids accumulate there and therefore obstruct the free path of the rotary kiln inlet chamber.
  • the placement of the combustion device according to the invention also makes easier filling of the combustion device with the difficult fuel possible.
  • another disadvantage to be taken into account namely the possibly more cumbersome ways of routing for the tertiary air necessary for carbonization and / or pyrolysis.
  • these disadvantages accepted are comparatively easy to solve, so that the advantages purchased by the arrangement according to the invention of the rotary kiln-designed combustion device outweigh the disadvantages of the more cumbersome ways of routing the tertiary air by far.
  • FIG. 1 shows a plant for the production of cement clinker with a difficult fuel burning device from the prior art
  • Figure 2 shows a plant for the production of cement clinker with burning device for difficult fuels with inventive arrangement of the burner.
  • FIG. 1 shows a section of a plant 1 for the production of cement clinker from the prior art. This consists in the direction of material flow seen from a heat exchanger 2 for preheating the raw meal, of the heat exchanger 2, only the lowest cyclone heat exchanger 3 is shown and further cyclone heat exchangers are arranged above the last cyclone heat exchanger 3, and these are not shown here. Furthermore, the plant 1 for the production of cement clinker from a calciner 4, of which only a lower part is shown in this drawing. The transition of calciner 4 into the heat exchanger 2 is arranged outside the sketch. the
  • Calcinator 4 is followed by a rotary kiln inlet chamber 5, which connects the calciner 4 with the rotary kiln 6 following the rotary kiln inlet chamber 5 for sintering the cement clinker.
  • the rotary kiln inlet chamber 5 has a constriction of the free diameter for gas and material flow, not shown here, in order to control the pressure and the material and gas flow rate in the plant 1 for the production of cement clinker.
  • the rotary kiln 6 for sintering the cement clinker is mounted on two foundations 6a and 6b, which must absorb the dynamic load of the sometimes very heavy rotary kiln 6 for sintering the cement clinker.
  • the rotary kiln 6 is set to sinter the cement clinker by a drive 6c in rotation.
  • the rotary kiln 6 for sintering the cement clinker is followed by a cooling stage 7, which has a Inlet chamber 8 is connected to the rotary kiln 6 for sintering the cement clinker.
  • hot cooling air is taken off as tertiary air, which is first dedusted in a dedusting device 9 and fed to the calciner 4 via a line 10 and 11.
  • the tertiary air is used for controlled, gradual combustion of fuel in the calciner 4 to thereby generate heat for calcining the raw meal.
  • a large part of the tertiary air is supplied in the prior art to a above the rotary kiln 6 for sintering the cement clinker arranged combustor 12, which is also designed as a rotary kiln.
  • this designed as a rotary kiln for smoldering, pyrolysis and / or burning of difficult fuels combustor 12 difficult fuels, such as scrap tires, wood, animal carcasses, solvents and dried municipal waste or biomaterial are burned, the hot tertiary air from the line 10, the carbonization, pyrolysis and / or the combustion supports.
  • a burner 12a is provided, which ignites introduced via a chute 13, largely coarse difficult fuels.
  • the proportion of tertiary air, which enters the calciner 4 and the rotary kiln 12 for smoldering, pyrolysis and / or burning, is controlled by a flap 14.
  • the combustor 12 has a high dead weight and the non-uniformly rolling in the combustor 12 difficult fuels generate a high dynamic load on the foundations 15 and 16, which must have a corresponding anchorage in the ground due to their height of 20 m to 40 m.
  • the drive 20 as a rotary kiln for smoldering, Pyrolysis and / or burning of difficult fuels designed burner 12 is in the range of waste heat flow, the convection of about 400 ° C hot heat of the rotary kiln 6 for sintering the cement clinker.
  • a plant 100 shown in Figure 2 is provided for the production of cement, which is constructed almost identical to the combustion device 12 for smoldering, pyrolysis and / or burning of difficult fuels Annex 1 for the production of cement from FIG. 1.
  • the sketched in Figure 2 plant 100 for the production of cement consists in the material flow direction of a heat exchanger 102 for preheating the raw meal, wherein the heat exchanger 102 also only the lowest cyclone heat exchanger 103 is shown and further cyclone heat exchangers are arranged above the last heat exchanger 103 and not shown here , Furthermore, the plant 100 for the production of cement clinker from a calciner 104, of which only a lower part is shown in this drawing. The transition of the calciner 104 into the heat exchanger 102 is arranged outside the sketch.
  • the calciner 104 is followed by a rotary kiln inlet chamber 105 which connects the calciner 104 to the rotary kiln 106 following the rotary kiln inlet chamber 105 for sintering the cement clinker.
  • the rotary kiln inlet chamber 105 has a constriction, which is not shown here further, of the free diameter for gas flow and material flow, in order to determine the pressure and the material and gas flow velocity in the process. 1 to control the production of cement clinker.
  • the rotary kiln 106 for sintering the cement clinker is supported on two foundations 106a and 106b, which must absorb the dynamic load of the sometimes very heavy rotary kiln 106 for sintering the cement clinker.
  • the rotary kiln 106 is set to sinter the cement clinker by a drive 107 in rotation.
  • the rotary kiln 106 for sintering the cement clinker is followed by a cooling stage 107, which is connected via an inlet chamber 108 with the rotary kiln 106 for sintering the cement clinker.
  • tertiary air From the inlet chamber 108 hot cooling air is taken off as tertiary air, which is first dedusted in a dedusting device 109 and fed to the calciner 104 via a line 110.
  • the tertiary air is used for controlled, gradual combustion of fuel in calciner 104 to thereby generate heat for calcining the raw meal.
  • a burner device 1 12 is disposed elsewhere in the plant 100 for the production of cement clinker.
  • the arrangement is provided so that the combustion device 1 12 designed as a rotary kiln for smoldering, pyrolysis and / or burning of difficult fuels their solid outlet 1 12b in here opposite the rotary kiln inlet chamber 5 from the prior art shown in Figure 1 enlarged rotary kiln inlet chamber 105 has.
  • falling out of the rotary kiln for smoldering, pyrolysis and / or burning of difficult fuels solids do not fall on the above the mouth arranged constriction of the free diameter of the rotary kiln inlet chamber 105, which is not shown separately.
  • foundations for the combustion device 1 12 can be dimensioned much smaller, since they do not have to reach into the height.
  • the entry of the tertiary air via the line 1 10 in the calciner 104 allows undisturbed formation of gas strands in the calciner 104, so that there is a stepped combustion is possible without disturbing and vortex generating mouth of the rotary kiln designed as a Brennvorraum 1 12.
  • the from the Brennvornchtung 1 12 emerging solids fall on the inclined chute 105a at the bottom of the rotary kiln inlet chamber 105 and thus protect below in a not shown here well into the rotary kiln 106 raw meal before flowing through the exhaust air of the rotary kiln 106 again through the calciner 104.
  • a burner 12a present in the burner device 12 is easier to reach than the height-arranged burner 12 in the prior art according to FIG.
  • the difficult fuels removed from the rotary kiln 106 for sintering the cement clinker into the combustor 1 12 via a corresponding chute 1 13 can be easily dosed and abandoned.
  • this disadvantage accepted weighs little in comparison with the advantages described above.
  • the combustion device 1 12 can be designed as an extension of the rotary kiln 106 for sintering the cement clinker and in a particular embodiment of the invention, depending on space conditions, the combustion device 1 12 also angled open into the rotary kiln inlet chamber 105.
  • the combustion device 1 12, which is designed as a rotary kiln for smoldering, pyrolysis and / or burning of difficult fuels is designed not as an extension of the rotary kiln 106 for sintering the cement, but at an angle up to 90 ° or more in the rotary kiln inlet chamber 105 opens.
  • the combustion device 1 12 may be provided to pass a partial stream 121 of raw meal from the lowermost cyclone heat exchanger 103 of the heat exchanger 102 into the firing device 105, which there with the solids as residues of carbonization, pyrolysis and / or Ver - Forming slag forms that pass from the solids outlet 105 b in the rotary kiln 106 for sintering the cement clinker.
  • Dust removal device 106a Foundation 0 Tertiary air line 106b Foundation 1 Tertiary air line 106c Drive 2 Burning device 107 Radiator 2a Burner 08 Inlet chamber 3 Chute 109 Dust removal device 4 Damper 1 10 Tertiary air line Tertiary air line 1 15 Foundation Burning device 1 16 Fundamenta burner 120 Drive unit Solid discharge 121 Partial flow Chute

Abstract

Die Erfindung betriffteine Anlage zur Herstellung von Zementklinker, aufweisend in Materialflussrichtung gesehen mindestens einen Wärmetauscher zum Vorwärmen von Rohmehl, mindestens einen darauf folgenden Calcinator zum Calcinieren des Rohmehls, mindestens einen Drehrohrofen zum Sintern des calcinierten Rohmehls, wobei der Calcinator und der Drehrohrofen über eine Drehofeneinlaufkammer miteinander verbunden sind, und mindestens einen Kühler zum Kühlen des gesinterten Zementklinkers, wobei eine Brennvorrichtung für schwierige Brennstoffe vorhanden ist, welche die schwierigen Brennstoffe gegebenenfalls in Gegenwart von Rohmehl verschwelt, pyrolysiert und/oder verbrennt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Brennvorrichtung als Drehrohrofen ausgestaltet ist, dessen Austragsende an die Drehofeneinlaufkammer angeschlossen ist. Dadurch ergeben sich die Vorteile, dass die Transportwege für die schwierigen Brennstoffe verkürzt werden und dass die baulichen Voraussetzungen zum Aufbau der Anlage zur Herstellung von Zementklinker erleichtert werden. Insbesondere sind die Fundamente für die Brennvorrichtung geringer dimensionierbar und die Lagerung und der Antrieb der Brennvorrichtung sind aus der Abwärme des Drehrohrofens zum Sintern herausgenommen.

Description

Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit einer Brennvorrichtung für schwierige Brennstoffe
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker, aufweisend in Materialflussrichtung gesehen mindestens einen Wärmetauscher zum Vorwärmen von Rohmehl, mindestens einen darauf folgenden Calcinator zum
Calcinieren des Rohmehls, mindestens einen Drehrohrofen zum Sintern des calcinierten Rohmehls, wobei der Calcinator und der Drehrohrofen über eine Drehofeneinlaufkammer miteinander verbunden sind, und mindestens einen Kühler zum Kühlen des gesinterten Zementklinkers, wobei eine Brennvorrichtung für schwierige Brennstoffe vorhanden ist, welche die schwierigen Brennstoffe gegebenenfalls in Gegenwart von Rohmehl verschwelt, pyrolysiert und/oder verbrennt.
Zur Herstellung von Zementklinker wird in den am meisten durchgeführten Verfahren ein kalk- und silikathaltiges Rohmehl aus Gestein zunächst in einer ersten Anlagenstufe durch Wärmebehandlung vorcalciniert und in einem zweiten Schritt zu Klinkerphasen gesintert. Beide Verfahrensschritte sind hochgradig energiezehrend, da sowohl das formelle Austreiben von CO2 aus dem Kalk wie auch das Sintern zu Calciumsilikat mit Energieaufnahme verbunden sind.
Die zur Herstellung von Zementklinker notwendige Wärmeenergie wird dem Pro- zess durch Verbrennung verschiedener Brennstoffe zugeführt. Hochwertige und damit auch hochkalorische Brennstoffe werden in einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker an wichtigen Stellen zur Erzeugung hoher Temperatur zugeführt, wie beispielsweise einem Brenner zur Erzeugung hoher Temperaturen in einem Drehrohrofen zum Sintern zu Calciumsilikat. An anderen Stellen, bei denen die Erzeugung hoher Temperaturen weniger wichtig ist als die Erzeugung von reduktiven Bedingungen, kann auch auf weniger kalorische Brennstoffe zu- rückgegriffen werden, wie beispielsweise die Verbrennung von getrocknetem Hausmüll, Tierkadaver, geschredderten Autoreifen, Verbrennung von Lösemittelabfällen oder Altpapier. Ein wesentlicher Kostentreiber der variablen Kosten bei der Herstellung von Zement ist der Preis für Brennstoffe. Die zur Verfügung stehenden Brennstoffe weisen dabei unterschiedliche Qualitäten in Bezug auf Brennbarkeit, Brennwert, Feuchtigkeit, Flammpunkt und Gehalt an Metallen und anderen Schadstoffen auf, die durch Verbrennung nicht zerstört werden können.
Sogenannte schwierige Brennstoffe haben ein unvorhersehbares Zündverhalten, zünden in der Regel schlecht oder benötigen eine Zündhilfe in Form von starker Aufheizung und gegebenenfalls erster einsetzender Pyrolyse. Zum Einsatz dieser schwierigen Brennstoffe ist man daher dazu übergegangen, diese Brennstoffe in einem dafür vorgesehenen Schwelofen zu pyrolysieren, zu schwelen und/oder unter Umwälzung und Aufheizung mit einem Brenner langsam zu verbrennen.
Bei der Schwelung von solchen schwierigen Brennstoffen, meist grobstückigen Abfallstoffen, in einem Drehrohrofen macht es aber Schwierigkeiten, gleichmäßige Bedingungen für die thermische Behandlung zu schaffen, insbesondere das Auftreten von Temperaturspitzen zu vermeiden, die zu unerwünschten
Feststoffanbackungen im Drehofen führen können.
Aus der EP 0 764 614 A1 ist eine Zementklinkerproduktionslinie bekannt mit einem neben der Calciniereinrichtung installierten, als Nebenreaktor betriebenen separaten Schachtvergaser, in dem grobstückige Abfallstoffe insbesondere Altreifen vergast werden sollen. Dabei wird der Schachtvergaser von oben mit den Altreifen und mit einem Teil der vom Klinkerkühler kommenden Tertiärluft als Vergasungsmittel beschickt. Das im Schachtvergaser entstehende Produktgas wird als Brenngas in den Calcinator geleitet, und die Reststoffe der im Schachtvergaser vergasten Altreifen werden durch eine mechanische Abstoßvorrichtung in den Drehofeneinlaufschacht transportiert. Der Vergasungsprozess im Schachtvergaser kann erheblichen Schwankungen unterliegen, da die im Schachtverga- ser aufeinandergestapelten Altreifen während ihrer thermischen Behandlung nicht umgeschichtet werden. Eine Einführung von Rohmehl in den die Abfallstoffe insbesondere Altreifen thermisch behandelnden Schachtvergaser findet nicht statt.
Aus der WO 2001/09548 ist eine Zementklinkerproduktionslinie bekannt neben deren Calcinator ein separater Reaktor installiert ist, der wiederum von oben mit Abfallstoffen befüllt wird, die im Reaktor mit Tertiärluft aus dem Klinkerkühler verbrannt werden sollen. In den Reaktor wird ebenfalls von oben auch ein Teilstrom des Zementrohmehls eingeführt. Die Abfallstoffe und der Rohmehlteilstrom sollen im Verbrennungsreaktor auf einer oberhalb des Reaktorbodens installierten drehbaren Scheibe abgelegt werden, und durch Drehung der Scheibe sollen die thermisch behandelten Feststoffe ausgeschleust und in den Calcinator bzw. in den Drehofeneinlauf eingeschleust werden, und das Verbrennungsabgas wird ebenfalls in den Calcinator eingeführt. Eine Vermischung der Abfallstoffe, besonders wenn dieser grobstückig vorliegt, findet in dem bekannten Verbrennungsreaktor ebenfalls nicht statt, so dass nicht von gleichmäßigen Verbrennungsbedingungen und damit nicht von einer gleichmäßigen Rohmehl-Vorcalcinierung auszugehen ist.
Aus der DE 33 20 670 A, DE 34 1 1 144 A und DE 35 20 447 A ist es bei einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit Verwertung heizwerthaltiger Abfallstoffe ebenfalls bekannt, die Abfallstoffe in einem separaten Drehofen zu verschwelen bzw. zu verbrennen und das Schwelgas/Abgas bei der thermischen Rohmehlbehandlung zu nutzen. Jedoch wird in den Schwelofen/Verbrennungsofen keinerlei Zementrohmehl eingeführt.
In der WO 2010/032149 wird ein Verfahren zum Brennen von Rohstoffen wie Zementrohmehl, Kalkstein oder anderen mineralischen Rohstoffen beschrieben. Nach dem dort beschriebenen Verfahren werden Rohmehl und ein sekundärer Brennstoff getrennt voneinander in den selben Drehrohrofen gegeben. In der EP 1 926 959 A1 wird eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmaterial offenbart, wobei Stäube mit Hilfe von Verbrennungsluft und Brennstoff in einem eigens dafür vorgesehenen Staubbrennreaktor wärmebehandelt werden, der als Drehrohrofen ausgestaltet ist. Dabei wird zumindest ein Teil der Tertiärluft als Verbrennungsluft dem Staubbrennreaktor zugeführt und die zu behandelnden Stäube und die Verbrennungsluft durchlaufen den Staubbrennreaktor im Gleichstrom. Als Ort des Staubbrennreaktors ist der Ort oberhalb des Drehrohrofens zur Sinterung der Calciumsilikat- phasen, dem Zementklinker, vorgesehen.
In der EP 1 334 954 B1 wird eine Anlage zur Herstellung von Zement mit einem weiteren Schwelofen offenbart, der zum Schwelen oder Verbrennen von schwierigen Abfallstoffen eingesetzt wird. Dieser Schwelofen ist als Drehrohrofen ausgestaltet und soll nach der Lehre der EP 1 334 954 B1 parallel zum Drehrohrofen zum Sintern der Calciumsilikatphasen, dem Zementklinker, angeordnet werden. Als besonders vorteilhafter Ort in der Anlage ist nach der Lehre dieser Druckschrift vorgesehen, den Drehrohrofen zum Schwelen und/oder Verbrennen der schwierigen Brennstoffe diesen oberhalb des Drehrohrofens im Bereich des Calcinators anzuordnen.
Die Anordnung eines Drehrohrofens zum Schwelen schwieriger Brennstoffe oberhalb eines in der Regel wesentlich größeren Drehrohrofens zum Sintern des Zementklinkers führt aber zu erheblichen baulichen Problemen. Zunächst muss der schwere Drehrohrofen zum Schwelen in der Höhe mit entsprechenden Fundamenten gesichert angeordnet werden. Der Drehrohrofen zum Schwelen, Pyrolysieren und/oder Verbrennen erzeugt je nach Beschickung erhebliche dynamische Belastungen, wenn der Drehrohrofen zum Schwelen beispielsweise mit Autoreifen, Holzstücken oder anderen schweren nicht gleichmäßig im Drehrohrofen rollenden Brennstoffen befüllt ist. Des Weiteren sind die Lagerung und der Antrieb des Drehrohrofens zum Schwelen selbst der aufsteigenden Hitze des sehr viel Wärme abstrahlenden Drehrohrofens zum Sintern des Zementklinkers ausgesetzt. Schließlich führt die Anordnung in der Höhe zwar zu günstigen Transportwegen für das in den Schwelofen einzuführende Rohmehl und den austretenden Feststoff, andererseits ist auch ein erheblicher Transportaufwand für den schwierigen Brennstoff notwendig, da dieser erst in die Höhe transportiert werden muss. Die Höhenlage erweist sich gerade für den nachträglichen Umbau bestehender Anlagen als aufwändig, da die bestehenden baulichen Fundamente aus den oben genannten Gründen verstärkt werden müssen und notwendige Transportvorrichtungen müssen in dem heißen Bereich der Anlage angeordnet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anlage zur Herstellung von Zement mit einer Brennvorrichtung für schwierige Brennstoffe zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Brennvorrichtung als Drehrohrofen ausgestaltet ist, dessen Austragsende an die Drehofeneinlaufkammer angeschlossen ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die als Drehrohrofen ausgestaltete Brennvorrichtung nicht in der Höhe oberhalb des Drehrohrofens zum Sintern der Calciumsilikatphasen angeordnet ist, wo einerseits die sichere Lagerung des sich drehenden Drehrohrofens ein entsprechend belastbares Fundament erfordert und wo andererseits die Abwärme des Drehrohrofens zum Sintern des Rohmehls die Lagerung und den Antrieb stark aufheizen und gegebenenfalls korrodieren. Es ist stattdessen vorgesehen, die als Drehrohrofen ausgestaltete Brennvorrichtung so anzuordnen, dass der Feststoffaustrag der als Drehrohrofen ausgestalteten Brennvorrichtung in die Drehofeneinlaufkammer geschieht. Hierdurch werden die baulichen Anforderungen an die Fundamente geringer und es ist keine An- Ordnung von Lagerung und Antrieb in der Abwärme des Drehrohrofens zum Sintern des Zementklinkers notwendig.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung des Drehrohrofens zum Schwelen, Pyroly- sieren und/oder Verbrennen des schwierigen Brennstoffes in der Höhe des Drehrohrofens zum Sintern ist auch, dass aus der Brennvorrichtung austretender Feststoff nicht wie im Stand der Technik in den Calcinator eingeleitet wird und innerhalb des Calcinators aus der Höhe durch eine vorhandene Einschnürung der Drehofeneinlaufkammer hindurch fallen muss, um in den Drehrohrofen zum Sintern zu gelangen. Bei diesem freien Fall, kann der austretende Feststoff Betriebsprobleme verursachen, indem sich größere Feststoffmengen dort anlagern und daher den freien Weg der Drehofeneinlaufkammer versperren.
Die erfindungsgemäße Platzierung der Brennvorrichtung ermöglicht des Weiteren auch eine leichtere Befüllbarkeit der Brennvorrichtung mit dem schwierigen Brennstoff. Freilich ist durch diese Anordnung gegenüber dem Stand der Technik ein anderer Nachteil in Kauf zu nehmen, nämlich die gegebenenfalls umständlicheren Wege der Leitungsführung für die zur Schwelung, Pyrolyse und/oder Verbrennung notwendigen Tertiärluft. Diese in Kauf genommenen Nachteile sind aber vergleichsweise leicht zu lösen, so dass die durch die erfindungsgemäße Anordnung des als Drehrohrofen ausgestalteten Brennvorrichtung erkauften Vorteile die in Kauf genommenen Nachteile der umständlicheren Wege der Leitungsführung für die Tertiärluft bei weitem überwiegen.
Zur Platzierung der als Drehrohrofen ausgestalteten Brennvorrichtung können in der Regel in der Anlage vorhandene Fundamente genutzt werden. Auch wenn die Platzierung der als Drehrohrofen ausgestalteten Brennvorrichtung in der Anlage zur Herstellung von Zementklinker zusätzliche Bodenfläche vereinnahmt, ist diese Anordnung gegenüber der Problematik der Platzierung in der Höhe immer noch vorteilhaft. Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit Brennvorrichtung für schwierige Brennstoffe aus dem Stand der Technik,
Figur 2 eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit Brennvorrichtung für schwierige Brennstoffe mit erfindungsgemäßer Anordnung der Brennvorrichtung.
In Figur 1 ist ein Ausschnitt einer Anlage 1 zur Herstellung von Zementklinker aus dem Stand der Technik dargestellt. Diese besteht in Materialflussrichtung gesehen aus einem Wärmetauscher 2 zum Vorwärmen des Rohmehls, wobei vom Wärmetauscher 2 nur der unterste Zyklonwärmetauscher 3 dargestellt ist und weitere Zyklonwärmetauscher sind oberhalb des letzten Zyklonwärmetauschers 3 angeordnet, und diese sind hier nicht eingezeichnet. Des Weiteren besteht die Anlage 1 zur Herstellung von Zementklinker aus einem Calcinator 4, von dem in dieser Zeichnung nur ein unterer Teil dargestellt ist. Der Übergang des Calcina- tors 4 in den Wärmetauscher 2 ist außerhalb der Skizze angeordnet. Dem
Calcinator 4 folgt eine Drehofeneinlaufkammer 5, welche den Calcinator 4 mit dem der Drehofeneinlaufkammer 5 folgenden Drehrohrofen 6 zum Sintern des Zementklinkers verbindet. Die Drehofeneinlaufkammer 5 hat eine hier nicht weiter eingezeichnete Einschnürung des freien Durchmessers für Gas- und Material- fluss, um den Druck und die Material- und Gasflussgeschwindigkeit in der Anlage 1 zur Herstellung von Zementklinker zu kontrollieren. Der Drehofen 6 zum Sintern des Zementklinkers ist auf zwei Fundamenten 6a und 6b gelagert, welche die dynamische Belastung des mitunter sehr schweren Drehrohrofens 6 zum Sintern des Zementklinkers aufnehmen müssen. Dabei wird der Drehrohrofen 6 zum Sintern des Zementklinkers durch einen Antrieb 6c in Rotation versetzt. Dem Drehrohrofen 6 zum Sintern des Zementklinkers folgt eine Kühlstufe 7, die über eine Einlaufkammer 8 mit dem Drehrohrofen 6 zum Sintern des Zementklinkers verbunden ist. Aus der Einlaufkammer 8 wird heiße Kühlluft als Tertiärluft entnommen, die zunächst in einer Entstaubungsvorrichtung 9 entstaubt und über eine Leitung 10 und 1 1 dem Calcinator 4 zugeführt wird. Die Tertiärluft wird zur kontrollierten, gestuften Verbrennung von Brennstoff im Calcinator 4 verwendet, um dadurch Wärme zum Calcinieren des Rohmehls zu erzeugen. Ein großer Teil der Tertiärluft wird im Stand der Technik einer oberhalb des Drehrohrofens 6 zum Sintern des Zementklinkers angeordneten Brennvorrichtung 12 zugeführt, die ebenfalls als Drehrohrofen ausgestaltet ist. In dieser als Drehrohrofen zum Schwelen, Pyrolysieren und/oder Verbrennen von schwierigen Brennstoffen ausgestalteten Brennvorrichtung 12 werden schwierige Brennstoffe, wie Altreifen, Holz, Tierkadaver, Lösemittel und getrocknete Siedlungsabfälle oder Biomaterial verbrannt, wobei die heiße Tertiärluft aus der Leitung 10 die Schwelung, Pyrolyse und/oder die Verbrennung unterstützt. Um die schwierigen Brennstoffe zu zünden, ist ein Brenner 12a vorgesehen, der die über eine Schurre 13 eingeführten, zum großen Teil grobstückigen schwierigen Brennstoffe zündet. Der Anteil Tertiärluft, der in den Calcinator 4 und in den Drehrohrofen 12 zum Schwelen, Pyrolysieren und/oder Verbrennen gelangt, wird über eine Klappe 14 gesteuert. Die Brennvorrichtung 12 hat ein hohes Eigengewicht und die in der Brennvorrichtung 12 nicht gleichmäßig rollenden schwierigen Brennstoffe erzeugen eine hohe dynamische Belastung an den Fundamenten 15 und 16, die Aufgrund ihrer Höhe von 20 m bis 40 m eine entsprechende Verankerung im Boden aufweisen müssen. Dazu ist es gegebenenfalls notwendig, die Fundamente 6a und 6b des Drehrohrofens 6 zum Sintern des Zementklinkers nachzurüsten und auch am Grund der Anlage 1 für ein nahe des Calcinators 4 angeordnetes Fundament 15 Aushübe zu graben und darin ein stabiles Fundament 15 zu erzeugen. Diese Änderungen in der Anlage 1 beeinflussen die gesamte Statik der Anlage 1 und sind daher nur mit umfangreichen baulichen Sicherungsmaßnahmen während der Errichtung aufzubauen. Der Antrieb 20 der als Drehrohrofens zum Schwelen, Pyrolysieren und/oder Verbrennen von schwierigen Brennstoffen ausgestalteten Brennvorrichtung 12 liegt im Bereich des Abwärmeflusses, der Konvektion von ca. 400°C heißer Wärme des Drehrohrofens 6 zum Sintern des Zementklinkers. Diese Abwärme erzeugt eine hohe thermische Last für Antrieb und Lagerung, der zu vorzeitigem Verschleiß oder Versagen dieser Anlagenteile führt. Schließlich fallen aus dem Drehrohrofen 12 zum Schwelen, Pyrolysieren und/oder Verbrennen der schwierigen Brennstoffe Feststoffe aus, die in den Calcinator 4 fallen und dort auf eine hier nicht näher eingezeichnete in der Regel vorhandene Einschnürung in der Drehofeneinlaufkammer 5 auftreffen. Dort können sich diese Feststoffe anlagern und möglicherweise Betriebsprobleme verursachen.
Um die Probleme aus dem Stand der Technik zu lösen, ist gemäß der Erfindung eine in Figur 2 skizzierte Anlage 100 zur Herstellung von Zement vorgesehen, die außer der Brennvorrichtung 12 zum Schwelen, Pyrolysieren und/oder Verbrennen von schwierigen Brennstoffen nahezu identisch aufgebaut ist wie die Anlage 1 zur Herstellung von Zement aus Figur 1 . Die in Figur 2 skizzierte Anlage 100 zur Herstellung von Zement besteht in Materialflussrichtung gesehen aus einem Wärmetauscher 102 zum Vorwärmen des Rohmehls, wobei vom Wärmetauscher 102 ebenfalls nur der unterste Zyklonwärmetauscher 103 dargestellt ist und weitere Zyklonwärmetauscher sind oberhalb des letzten Wärmetauschers 103 angeordnet und hier nicht eingezeichnet. Des Weiteren besteht die Anlage 100 zur Herstellung von Zementklinker aus einem Calcinator 104, von dem in dieser Zeichnung nur ein unterer Teil dargestellt ist. Der Übergang des Calcinators 104 in den Wärmetauscher 102 ist außerhalb der Skizze angeordnet. Dem Calcinator 104 folgt eine Drehofeneinlaufkammer 105, welche den Calcinator 104 mit dem der Drehofeneinlaufkammer 105 folgenden Drehrohrofen 106 zum Sintern des Zementklinkers verbindet. Die Drehofeneinlaufkammer 105 hat eine hier nicht weiter eingezeichnete Einschnürung des freien Durchmessers für Gas- und Mate- rialfluss, um den Druck und die Material- und Gasflussgeschwindigkeit in der An- läge 1 zur Herstellung von Zementklinker zu kontrollieren. Der Drehofen 106 zum Sintern des Zementklinkers ist auf zwei Fundamenten 106a und 106b gelagert, welche die dynamische Belastung des mitunter sehr schweren Drehrohrofens 106 zum Sintern des Zementklinkers aufnehmen müssen. Dabei wird der Drehrohrofen 106 zum Sintern des Zementklinkers durch einen Antrieb 107 in Rotation versetzt. Dem Drehrohrofen 106 zum Sintern des Zementklinkers folgt eine Kühlstufe 107, die über eine Einlaufkammer 108 mit dem Drehrohrofen 106 zum Sintern des Zementklinkers verbunden ist. Aus der Einlaufkammer 108 wird heiße Kühlluft als Tertiärluft entnommen, die zunächst in einer Entstaubungsvorrich- tung 109 entstaubt wird und über eine Leitung 1 10 dem Calcinator 104 zugeführt wird. Die Tertiärluft wird zur kontrollierten, gestuften Verbrennung von Brennstoff im Calcinator 104 verwendet, um dadurch Wärme zum Calcinieren des Rohmehls zu erzeugen. Anders als im Stand der Technik gemäß der Anlage 1 zur Herstellung von Zementklinker in Figur 1 ist eine Brennvorrichtung 1 12 an anderer Stelle in der Anlage 100 zur Herstellung von Zementklinker angeordnet. Die Anordnung ist so vorgesehen, dass die Brennvorrichtung 1 12 ausgeführt als Drehrohrofen zum Schwelen, Pyrolysieren und/oder Verbrennen von schwierigen Brennstoffen ihren Feststoffaustritt 1 12b in die hier gegenüber der Drehofeneinlaufkammer 5 aus dem Stand der Technik gemäß Figur 1 vergrößerte Drehofeneinlaufkammer 105 hat. Dadurch fallen die aus dem Drehrohrofen zum Schwelen, Pyrolysieren und/oder Verbrennen von schwierigen Brennstoffen herausfallenden Feststoffe nicht auf die oberhalb der Mündung angeordneten Einschnürung des freien Durchmessers der Drehrohrofeneinlaufkammer 105, die hier nicht gesondert eingezeichnet ist. Des Weiteren können Fundamente für die Brennvorrichtung 1 12 wesentlich geringer dimensioniert werden, da sie nicht in die Höhe reichen müssen. Der Eintritt der Tertiärluft über die Leitung 1 10 in den Calcinator 104 ermöglicht eine ungestörte Ausbildung von Gassträhnen in dem Calcinator 104, so dass dort eine gestufte Verbrennung möglich ist ohne störende und Wirbel erzeugende Mündung des als Drehrohofen ausgestalteten Brennvorrichtung 1 12. Die aus der Brennvornchtung 1 12 austretenden Feststoffe fallen auf die schräge Rutsche 105a am Boden der Drehrohrofeneinlaufkammer 105 und schützen somit darunter in einer hier nicht näher eingezeichneten Mulde in den Drehrohrofen 106 einfließendes Rohmehl davor, durch die Abluft des Drehrohrofens 106 erneut durch den Calcinator 104 zu fließen. Ein in der Brennvorrichtung 1 12 vorhandener Brenner 1 12a ist leichter zu erreichen als der in der Höhe angeordnete Brenner 12 im Stand der Technik gemäß Figur 1 . Auch können die schwierigen Brennstoffe entfernt von dem Drehrohrofen 106 zum Sintern des Zementklinkers in die Brennvorrichtung 1 12 über eine entsprechende Schurre 1 13 leichter dosiert und aufgegeben werden. Um heiße Tertiärluft von Leitung 1 10 in die Brennvorrichtung 1 12 einzuleiten ist es freilich notwendig, eine verlängerte Leitung 1 1 1 von der Tertiärluftleitung 1 10 abzuzweigen, die einen längeren Weg durch die Anlage 100 zum Herstellen von Zementklinker nehmen muss. Dieser in Kauf genommene Nachteil wiegt jedoch gering im Vergleich zu den erhaltenen oben beschriebenen Vorteilen.
Die Brennvorrichtung 1 12 kann als Verlängerung des Drehrohrofens 106 zum Sintern des Zementklinkers ausgeführt sein und in besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann, je nach Platzverhältnissen, die Brennvorrichtung 1 12 auch angewinkelt in die Drehofeneinlaufkammer 105 einmünden. Dies bedeutet, dass von oben gesehen, die Brennvorrichtung 1 12, die als Drehrohrofen zum Schwelen, Pyrolysieren und/oder Verbrennen von schwierigen Brennstoffen ausgestaltet ist, nicht als Verlängerung des Drehrohrofens 106 zum Sintern des Zements ausgestaltet ist, sondern unter einem Winkel bis zu 90° oder mehr in die Drehofeneinlaufkammer 105 mündet.
Um die Temperatur in der Brennvorrichtung 1 12 zu kontrollieren, kann vorgesehen sein, ein Teilstrom 121 von Rohmehl aus dem untersten Zyklonwärmetauscher 103 des Wärmetauschers 102 in die Brennvorrichtung 105 zu leiten, die dort mit den Feststoffen als Reststoffe der Schwelung, Pyrolyse und/oder Ver- brennung Schlacken bildet, die aus dem Feststoffaustritt 105 b in den Drehrohrofen 106 zum Sintern des Zementklinkers gelangen.
BEZUGSZEICHENLISTE
Anlage zur Herstellung von 15 Fundament
Zementklinker 16 Fundament
Wärmetauscher 20 Antrieb
Zyklonwärmetauscher
Calcinator 100 Anlage zur Herstellung von
Drehofeneinlaufkammer Zementklinker
Dreh roh rofen 102 Wärmetauscher a Fundament 103 Zyklonwärmetauscher b Fundament 104 Calcinator c Antrieb 105 Drehofeneinlaufkammer
Kühler 105a Rutsche
Einlaufkammer 106 Dreh roh rofen
Entstaubungsvorrichtung 106a Fundament 0 Tertiärluftleitung 106b Fundament 1 Tertiärluftleitung 106c Antrieb 2 Brennvorrichtung 107 Kühler 2a Brenner 08 Einlaufkammer 3 Schurre 109 Entstaubungsvorrichtung 4 Klappe 1 10 Tertiärluftleitung Tertiärluftleitung 1 15 Fundament Brennvorrichtung 1 16 Fundamenta Brenner 120 Antriebb Feststoffaustritt 121 Teilstrom Schurre
Klappe

Claims

Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit einer Brennvorrichtung für schwierige Brennstoffe
P A T E N T A N S P R Ü C H E
. Anlage (100) zur Herstellung von Zementklinker, aufweisend in Materialflussrichtung gesehen
- mindestens einen Wärmetauscher (102) zum Vorwärmen von Rohmehl,
- mindestens einen darauf folgenden Calcinator (104) zum Calcinieren des Rohmehls,
- mindestens einen Drehrohrofen (106) zum Sintern des calcinierten
Rohmehls, wobei der Calcinator (104) und der Drehrohrofen (106) über eine Drehofeneinlaufkammer (105) miteinander verbunden sind, und
- mindestens einen Kühler (107) zum Kühlen des gesinterten Zementklinkers, wobei eine Brennvorrichtung (1 12) für schwierige Brennstoffe vorhanden ist, welche die schwierigen Brennstoffe gegebenenfalls in Gegenwart von Rohmehl verschwelt, pyrolysiert und/oder verbrennt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennvorrichtung (1 12) als Drehrohrofen ausgestaltet ist, dessen Feststoffaustritt (1 12b) an die Drehofeneinlaufkammer (105) angeschlossen ist. Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brennvorrichtung (1 12) angewinkelt in die Drehofeneinlaufkannnner (105) einmündet, wobei von oben gesehen die Brennvorrichtung (1 12), die als Drehrohrofen zum Schwelen, Pyrolysieren und/oder Verbrennen von schwierigen Brennstoffen ausgestaltet ist, nicht als Verlängerung des Drehrohrofens (106) zum Sintern des Zements ausgestaltet ist, sondern unter einem Winkel bis zu 90° oder mehr in die Drehofeneinlaufkammer (105) mündet.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Brennvorrichtung (1 12) austretenden Feststoffe auf eine schräge Rutsche (105a) am Boden der Drehrohrofeneinlaufkammer (105) fallen und somit darunter in einer Mulde in den Drehrohrofen (106) einfließendes Rohmehl davor schützen, durch die Abluft des Drehrohrofens (106) erneut durch den Calcinator (104) zu fließen
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einschnürung des freien Durchmessers der Drehofeneinlaufkammer (105) für Gas- und Materialfluss, um den Druck und die Material- und Gasflussgeschwindigkeit zu kontrollieren.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom (121 ) von Rohmehl aus dem untersten Zyklonwärmetauscher 3 des Wärmetauschers (102) in die Brennvorrichtung (105) vorgesehen ist, der dort mit den Feststoffen als Reststoffe der Schwelung, Pyrolyse und/oder Verbrennung Schlacken bildet, die aus dem Feststoffaustritt (105b) in den Drehrohrofen (106) zum Sintern des Zementklinkers gelangen.
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